(57)【要約】【課題】  凹シューを使用してラッピング加工を行なう場合であっても、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレに起因する加工の不均一性を防止し、凹シューおよびラッピングフィルムの寿命が長い、加工の均一性を長期にわたって維持することができるラッピング加工方法およびラッピング加工装置を提供する。【解決手段】  ラッピングフィルム１１の幅Ｌを、ワークＷの加工面をラッピング加工した後、当該ワークＷを軸方向に所定量ｘ移動し新たなラッピングフィルム１１の砥粒面でラッピング加工し得る程の幅としたので、ワークＷをオシレーションしたときに最も荷重の掛かる部分の砥粒が摩耗および剥離しても、当該ワークＷを軸方向に移動すれば、新たなラッピングフィルム１１の砥粒面でラッピング加工でき、加工の均一性を長期にわたって維持することを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面非真円の円弧状をしたワークの加工面を覆い、薄肉基材の一面に砥粒が設けられた長尺な帯状のラッピングフィルムと、
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
前記ワークを軸方向にオシレーションするオシレーション手段と、
前記ラッピングフィルムの背面側に設けられ、当該ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークの加工面に押付ける凹シューと、
を有するラッピング加工装置であって、
前記ラッピングフィルムの幅を、前記ワークの加工面をラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工し得る幅としたことを特徴とするラッピング加工装置。
【請求項２】
前記ラッピングフィルムの幅は、少なくとも前記ワークの加工面の幅、オシレーションの幅および前記ワークの軸方向移動量に基づいて決定したことを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項３】
前記凹シューは、最初に前記ワークをラッピング加工する位置と、当該ワークを軸方向に移動してラッピング加工する位置にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のラッピング加工装置。
【請求項４】
前記ラッピングフィルムは、前記オシレーション時の幅方向の位置ズレを防止する位置ズレ防止手段により両側端を規制したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のラッピング加工装置。
【請求項５】
前記位置ズレ防止手段は、前記ラッピングフィルムを供給しガイドし巻取るための送りローラに設けたことを特徴とする請求項４に記載のラッピング加工装置。
【請求項６】
前記ラッピングフィルムは、前記ワークを加工する位置付近に設けられたテンション付与手段により軸方向にテンションが付与されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のラッピング加工装置。
【請求項７】
前記テンション付与手段は、前記凹シューの凹部に、前記ワークの軸と平行な軸を有するテンションローラを設け、当該テンションローラを前記ラッピングフィルムの面に直交する方向に弾性手段により付勢したことを特徴とする請求項６に記載のラッピング加工装置。
【請求項８】
前記テンション付与手段は、前記凹シューに、前記ラッピングフィルムの幅方向の位置ズレを規制する位置ズレ防止手段を有することを特徴とする請求項６または７に記載のラッピング加工装置。
【請求項９】
断面非真円の円弧状をしたワークの加工面を、薄肉基材の一面に砥粒が設けられた長尺な帯状のラッピングフィルムにより覆い、当該ラッピングフィルムを背面側からシューにより押圧し、前記ワークを回転駆動するとともに軸方向にオシレーションすることにより前記ワークの加工面をラッピング加工するラッピング加工方法であって、前記ワークの加工面を一旦ラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し、前記ラッピングフィルムの新たな砥粒面でラッピング加工することを特徴とするラッピング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの加工面を砥粒付きのラッピングフィルムによりフィルムラッピング加工（以下単にラッピング加工）するラッピング加工装置とラッピング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両のエンジン部品であるカムシャフトのカムロブ部やジャーナル部あるいはクランクシャフトのジャーナル部や揺動ピン部等のような断面円弧状の外周面を有するワークを仕上げ加工する場合は、最近、一面に砥粒が設けられた帯状をした長尺なラッピングフィルムを用いてラッピング加工している。
【０００３】
このラッピング加工は、ワークの加工面をラッピングフィルムで覆い、対向配置された凹シューによりラッピングフィルムを背面側から押圧し、ラッピングフィルムをワークに押付けた状態でワークに回転を与えると同時に、ワークを軸方向にオシレーション（振動）し、ラッピングフィルムの砥粒面でワークを加工する超仕上げ加工である（例えば、下記特許文献１参照。）。
【０００４】
このようなラッピング加工では、ワークの軸方向に沿う加工面の形状が中凹状になる傾向がある。ワークを軸方向に往復動させるオシレーションを行なうと、ラッピングフィルムの砥粒面は、往復動するワークのエッジ部からダメージを受けて砥粒が早く摩耗したり剥離することになる。砥粒の摩耗や剥離は、ワークのエッジ部が当るラッピングフィルムの両外側縁部で生じ、ラッピングフィルムの両外側縁部での作用砥粒数が中央部の作用砥粒数より少なくなる。この結果、ワークの加工面の除去量が両端部に比べて中央部が相対的に増加し、ワークの軸線方向に沿う加工面の形状が略中凹形状になる。
【０００５】
例えば、中凹形状に偏摩耗したカムロブ部を用いてバルブリフターを作動させると、カムロブ部に作用する各バルブリフターの荷重バランスが崩れ、各バルブリフターが均一に作動せず、エンジンの作動特性が変化する虞がある。
【０００６】
また、ワーク加工面の中凹形状は、顕微鏡などにより拡大視すると、所定の曲率半径を有するきれいな円弧ではなく、比較的大きな凹部間に小さい凸部が複数存在する凹状であり、加工面に要求される所望の真直度や面粗度を得ることはできない。
【０００７】
特に、カムシャフトにより直接バルブリフターを作動させる直動式の動弁システムでは、カムシャフトとバルブリフターとの間に作用する摩擦力が、燃費に直接影響することから、摩擦力の低減が極めて重要であるが、最も摩擦力が発生するカムロブ部のトップ部付近が、前記小さい凸部を有する中凹形状となると、小さい凸部が平滑なバルブリフターに当接し、局部的に面圧が上がり、摩擦力が増大し、より円滑な作動が期待できない虞がある。
【０００８】
この結果、カムロブ部の中心部分にバルブリフターの荷重が掛かる中凸状のカムロブ部とすることが好ましいことになるが、このような中凸状のカムロブ部を成形するに当って、ラッピングフィルムにより超仕上げ加工を行なう前に、カムノーズ部あるいはトップ部付近を中凸状、いわゆるクラウニング形状に成形することもある。しかし、この成形加工は、別途砥石を使用する設備が必要となり、コスト的な面で好ましくない。
【０００９】
そこで、最近では、シューの先端部の形状を、ワークの回転方向で中凹状とすると共に、ワーク軸方向で円弧状凹形状とし、凹シュー先端部の円弧状凹形状に倣ってワークの加工面を中凸形状に成形することもある。
【００１０】
しかし、ワーク軸方向形状が円弧状凹シューを使用すれば、ラッピングフィルムに関しては、外側縁部が、オシレーション時に往復動するワークのエッジ部より過大な面圧が掛かり、砥粒が偏摩耗したり、ラッピングフィルムがワークの加工面から部分剥離あるいは位置ズレを起こし、ラッピング加工が不均一になり、加工量が低下し、製品品質も低下する虞がある。
【００１１】
さらに、凹シューに関しても、ラッピングフィルムとの擦れによる摩耗や、荷重による変形を受け、所定の中凹形状を維持できず、ワークの面粗度を悪化させたり、頻繁に交換する必要が生じ、これが製品に反映され、製品自体のコストが高くなる虞もある。
【特許文献１】特開平７−２３７１１６号公報（図１、図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、凹シューを使用してラッピング加工を行なう場合であっても、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレに起因する加工の不均一性を防止し、凹シューおよびラッピングフィルムの寿命が長い、加工の均一性を長期にわたって維持することができるラッピング加工装置と、ラッピング加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明に係るラッピング加工装置は、断面非真円の円弧状をしたワークの加工面を覆い、薄肉基材の一面に砥粒が設けられた長尺な帯状のラッピングフィルムと、前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、前記ワークを軸方向にオシレーションするオシレーション手段と、前記ラッピングフィルムの背面側に設けられ、当該ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークの加工面に押付ける凹シューと、を有するラッピング加工装置であって、前記ラッピングフィルムの幅を、前記ワークの加工面をラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工し得る幅としたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成する本発明に係るラッピング加工方法は、断面非真円の円弧状をしたワークの加工面を、薄肉基材の一面に砥粒が設けられた長尺な帯状のラッピングフィルムにより覆い、当該ラッピングフィルムを背面側からシューにより押圧し、前記ワークを回転駆動するとともに軸方向にオシレーションすることにより前記ワークの加工面をラッピング加工するラッピング加工方法であって、前記ワークの加工面を一旦ラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し、前記ラッピングフィルムの新たな砥粒面でラッピング加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成した本発明装置では、ラッピングフィルムの幅を、ワークの加工面をラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工し得る程の幅としたので、ワークをオシレーションしたときに最も荷重の掛かる部分の砥粒が摩耗および剥離しても、当該ワークを軸方向に移動すれば、新たなラッピングフィルムの砥粒面でラッピング加工でき、この結果、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレによる加工の不均一性を防止し、長期にわたって良好な加工の維持、製品品質の向上を図ることができる。
【００１６】
上記のように構成した本発明方法では、ワークの加工面を一旦ラッピング加工した後、当該ワークを軸方向に所定量移動し、同ラッピングフィルムの新たな砥粒面でラッピング加工するので、ラッピングフィルムの砥粒の摩耗および剥離あるいは位置ズレによる加工の不均一性を防止し、ラッピングフィルムおよびシューを長期にわたって良好な状態に保持でき、結果的に均一な加工の維持、製品品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
＜第１の実施形態＞
図１はラッピング加工装置の概略図、図２は図１の２−２線に沿う概略断面図で、同ラッピング加工装置の上下アーム閉状態を示し、図３は同上下アームの開状態を示す概略断面図、図４は本実施形態のワークを示し、（Ａ）は同ワークの斜視図、（Ｂ）は同ワークの要部説明図である。なお、ワークの軸線方向（図１で左右方向）をＸ方向、Ｘ方向に直交する水平方向（図１で紙面直交方向）をＹ方向、Ｘ方向に直交する鉛直方向（図１で上下方向）をＺ方向と定義する。
【００１８】
図１,図２においてラッピング加工装置１について概説すれば、非伸縮性でかつ変形可能な薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルム１１と、ラッピングフィルム１１の背面側に配置され、先端部の形状がワークＷの回転方向に中凹状とされたシュー３（以下、凹シュー３）と、ラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付けかつ少なくともワークＷの回転方向に揺動可能となるように凹シュー３を支持するシュー支持手段２と、ワークＷを回転駆動する回転駆動手段４０と、ワークＷおよびラッピングフィルム１１のうちの少なくとも一方にワークＷの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーション手段５０と、を有しており、ラッピングフィルム１１、凹シュー３およびシュー支持手段２は、ワークＷであるカムシャフト６０の軸線方向に複数設けられた各カムロブ部６１を個々にラッピング加工するように設けられている。
【００１９】
なお、ワークＷとしては、図４Ａに示すカムシャフト６０を挙げることができ、このカムシャフト６０におけるカムロブ部６１が加工面となる。カムロブ部６１は、図４Ｂに示すように、全体的には、略卵状をした非真円の円弧状の周面を有しており、ベースサークルをなすベース部ｄ、カムのリフトを定めるトップ部ａ、トップ部ａの両側に連続し、エンジンのバルブを開き始めたり、閉じ始めたりするイベント部ｂ１，ｂ２、ベース部ｄからイベント部ｂ１，ｂ２へのアプローチをなすランプ部ｃ１，ｃ２の複数の部位を備え、軸心Ｏ（回転中心）から加工面までの半径は部位ごとに変化している。
【００２０】
各部の曲率半径は、ベース部ｄは一定であるが、イベント部ｂ１，ｂ２はほぼ直線的であるため非常に大きく、トップ部ａは比較的小さい。このため、カムロブ部６１では、トップ部ａで最も摩擦力が発生することになるので、本来的にはトップ部ａがクラウニング形状であればよい。
【００２１】
ここに、「非真円の円弧状」とは、回転中心から一の部位までの半径が他の部位までの半径と異なる円弧形状をいい、楕円形状や、図示したカムロブ部６１のような卵形状が含まれることはもちろんのこと、外形は円形状であるが回転中心が円中心から偏心したものも含まれる。
【００２２】
さらにラッピング加工装置１につき詳述する。図１において、回転駆動手段４０は、主軸４１を回転自在に支持するヘッドストック４２と、主軸４１の先端に設けられかつワークＷであるカムシャフト６０の一端を把持するチャック４３と、主軸４１にベルト４４を介して連結された主軸モータＭ１と、カムシャフト６０の他端を支持するセンタ４５を備えたテールストック４６と、を有している。
【００２３】
カムシャフト６０は、主軸モータＭ１の回転がベルト４４および主軸４１を介して伝達され、主軸モータＭ１の回転速度を変えることにより、ワーク回転速度が所望の速度に設定され、加工中におけるワークＷの回転位置は、主軸４１に取付けられたロータリエンコーダＳ１により検出される。ヘッドストック４２とテールストック４６は、それぞれＹ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４７と４８上に設けられ、これらテーブル４７、４８は、Ｘ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４９上に載置されている。
【００２４】
オシレーション手段５０は、テーブル４９の端面に当接する偏心回転体５１と、偏心回転体５１を回転駆動するオシレーション用モータＭ２と、テーブル４９の端面を偏心回転体５１に常時当接させるばね等の弾性手段５２と、を有している。
【００２５】
オシレーションの速度Ｖｏは、オシレーション用モータＭ２の回転速度を変えることにより所望の速度（たとえば、１０Ｈｚ）に設定され、振幅は、オシレーション用モータＭ２の軸心に対する偏心回転体５１の偏心量に基づいて設定される。本実施形態では、偏心量は約１ｍｍ程度であり、オシレーションの幅は約２ｍｍ程度である。オシレーションに伴うカムシャフト６０のＸ方向位置の変化は、偏心回転体５１の回転位置を検出するロータリエンコーダＳ２を偏心回転体５１の軸に取付け、検出する。
【００２６】
なお、偏心回転体５１の偏心量の調整は、例えば調整プレート（図示せず）の挿入枚数を変えるなどの公知の手段を併用してもよい。
【００２７】
ラッピングフィルム１１は、種々のタイプがあるが、本実施形態では、薄肉基材１１ａ（図６参照）が非伸縮性の高い材料、たとえば、厚さが２５μｍ〜１３０μｍ程度のポリエステルなどから構成され、この基材の内面には、数μｍ〜２００μｍ程度の粒径を有する多数の砥粒（具体的には、酸化アルミニウム、シリコンカーバイト、ダイアモンドなどからなる）が接着剤により均一に取付けられている。
【００２８】
薄肉基材１１ａの他面には、凹シュー３の滑りを防止するため、ゴムあるいは合成樹脂等の抵抗材料（図示せず）をバックコーティングするか、あるいは滑り止め加工が施こされている。
【００２９】
図２,図３に示すように、ラッピングフィルム１１は、図上上部の供給ローラ１５から引き出され、上アーム２２の先端に設けられた一対の第１ガイドローラＲ１と、上アーム２２の内方位置に取付けられている第２ガイドローラＲ２と、下アーム２３の内方位置に取付けられている第３ガイドローラＲ３と、下アーム２３の先端に設けられた一対の第４ガイドローラＲ４などにガイドされ、巻取りローラ１６に巻き取られる。
【００３０】
巻取りローラ１６には巻取り用モータＭ３が連結され、巻取り用モータＭ３を作動し巻取りローラ１６を回転すると、供給ローラ１５からラッピングフィルム１１が順次繰り出される。ラッピングフィルム１１の繰り出し量は、巻取りローラ１６の軸に取付けられたロータリエンコーダＳ３により回転量を検出することにより行なう。なお、ラッピングフィルム１１のテンションは、供給ローラ１５および巻取りローラ１６の近傍に設けられたロック装置（図示せず）と巻取り用モータＭ３の作動により付与される。
【００３１】
対をなす上アーム２２と下アーム２３は、支持ピン２４を中心としてＺ方向に相対的に開閉自在とされ、上アーム２２の後端部には、油圧あるいは空圧などにより作動する流体圧シリンダ２５の一端がピン連結され、下アーム２３の後端部にはロッド２６の先端がピン連結されている。
【００３２】
流体圧シリンダ２５によりロッド２６を伸ばすと、上下のアーム２２、２３は、図２に示す閉状態となり、縮めると、図３に示す開状態となる。上下のアーム２２、２３の支持ピン２４を中心とする回動は、ラッピングフィルム１１と共に行なわれ、閉じ回動により凹シュー３がラッピングフィルム１１を介してカムロブ部６１に当接され、開き回動によりカムロブ部６１と凹シュー３との当接が解除される。
【００３３】
なお、上記モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４およびロータリエンコーダＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、ＣＰＵやメモリを主体とするコントローラ２００（図１参照）に接続されている。コントローラ２００は、ロータリエンコーダＳ１、Ｓ２、Ｓ３の検出結果を監視しつつ、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を制御し、ラッピング加工装置１の加工時および加工停止時の各構成の動作を制御している。
【００３４】
図５は本発明の第１実施形態のシュー部分の概略図、図６は図５の６−６線に沿う概略断面相当図、図７は図５のローラ部分の拡大図、図８は図７の８−８線に沿う概略断面図、図９は図５のガイドローラ部分を示す側面図、図１０は図９の１０−１０線に沿う概略断面図である。なお、図５においては、理解し易さを考慮し、凹シュー３とラッピングフィルム１１とを相互に離間して示している。
【００３５】
特に、本実施形態では、ラッピングフィルム１１の幅Ｌは、ワークＷの加工面をラッピング加工した後、当該ワークＷを軸方向に所定量移動し、新たな砥粒面でラッピング加工できるように大きくし、これに伴い凹シュー３もワークＷの軸方向に所定長離間して一対配置されている。
【００３６】
さらに詳述する。まず、凹シュー３は、図２、図３に示すように、ワークＷを中心とする上部と下部に設けられているが、本実施形態では、さらに、図５，図６に示すように、ワークＷの軸方向にも所定長離間して一対配置されている。そして、上部の一対の凹シュー３と下部の一対の凹シュー３は、それぞれシュー支持手段２により支持されている。
【００３７】
上部または下部の一対の凹シュー３が、ワークＷの軸方向に相互に離間して設置されている位置は、最初にワークＷをラッピング加工する位置と、当該ワークＷを軸方向に移動してラッピング加工する位置である。
【００３８】
シュー支持手段２は、アーム２２、２３の先端部に設けられた凹部２７内でばね３３により昇降変位可能に設けられたシューケース２８を有し、シューケース２８内で軸方向に離間した一対の凹シュー３が揺動ピン２９を中心としてワークＷの回転する方向に揺動可能に支持されている。なお、シューケース２８は、モータ駆動されるカムによりばね付勢された押圧棒を昇降させる移動手段（不図示）により凹部２７内で昇降変位するようにしてもよい。この場合には、前記揺動ピン２９は、各アーム２２、２３と長孔嵌合となる。
【００３９】
凹シュー３は、例えば、金属、セラミック、硬質ウレタン樹脂等により構成されているが、ワークＷと接触する側、つまり先端部３ｄの形状は、ワークＷの回転方向では、図５に示すように中凹状とされ、ワークＷの軸方向では、図６に示すように円弧状の中凹形状とされている。
【００４０】
凹シュー先端部３ｄの形状の内、ワークＷの回転方向の形状は、中央に凹状部分３ｂが形成され、凹状部分３ｂと滑らかに連続するように、揺動ピン２９を通る中心線を対称軸として左右対称の断面凸状の円弧面３ａが形成されている。したがって、各凹シュー３がカムロブ部６１の加工面に押し付けられると、ラッピングフィルム１１を介してではあるが、カムロブ部６１の加工面とはそれぞれ２点での線接触となり、上下の凹シュー３をカムロブ部６１に押し付けると、合計４点でカムロブ部６１と接することになり、カムロブ部６１は安定的に回転することになる。なお、本明細書では、凹シュー３がラッピングフィルム１１を介してワークＷの加工面と間接的に当接することを「接触」と略称することがある。
【００４１】
各凹シュー先端部３ｄのワーク軸方向の形状は、ワークＷの加工面を凹シュー先端部３ｄの形状に倣って中凸状に成形するため、図６に示すように、円弧状の中凹形状をしている。
【００４２】
凹シュー３の軸方向幅Ｍは、図６に示すように、ワークＷが軸方向にオシレーションしても凹シュー３から逸脱しないように、ワークＷの加工面の幅ｗ１にオシレーション幅ｗ０を考慮して決定されている。
【００４３】
一方、ラッピングフィルム１１の幅Ｌは、ワークＷの加工面をラッピング加工した後、当該ワークＷを軸方向に所定量移動し、新たな砥粒面でラッピング加工できる幅であればよいが、具体的には、図６に示すように、ワークＷの加工面の幅ｗ１と、オシレーションの幅ｗ０（約２ｍｍ）と、余裕代δ（加工するワークＷによっても相違するが、概して３ｍｍ程度であればよい）と、ワークの軸方向移動量ｘとを考慮して決定されている。
【００４４】
ここにおいて、ワークの軸方向移動量ｘは、最初に加工した砥粒面の摩耗および剥離した砥粒の影響を受けない程度であればよく、不必要に大きくすることはないが、実験例によれば、６ｍｍ程度であればよいことが判明している。
【００４５】
したがって、オシレーションの幅ｗ０を２ｍｍ、余裕代δを３ｍｍ、ワークの軸方向移動量ｘを６ｍｍとし、１つのワークＷの加工面を２箇所でラッピング加工する場合のラッピングフィルム１１の幅Ｌを算出すれば、
３ｍｍ＋２ｍｍ＋ワークＷの加工面の幅ｗ１＋６ｍｍ＋２ｍｍ＋ワークＷの加工面の幅ｗ１＋３ｍｍ＝２ｗ１＋１６ｍｍ程度となる。
【００４６】
ここに、ワークＷを軸方向に移動させる移動機構５５としては、テーブル４７，４８をＸ方向に同時に同方向に移動させるものであれば、液圧により往復動する機構あるいはモータにより偏心回転する機構など、どのようなものであってもよいが、本実施形態では、図１に示すように、前記オシレーション手段５０と同様なものにより構成している。
【００４７】
ワークＷを軸方向に移動させるには、カムシャフト６０の一端を支持するヘッドストック４２が載置されたテーブル４７と、カムシャフト６０の他端を支持するセンタ４５を有するテールストック４６が載置されたテーブル４８を、Ｘ方向に同時に移動させる必要があるので、両テーブル４７，４８間に、前記オシレーション手段５０と同様なＸ方向に左右動する手段を設けている。
【００４８】
幅広のラッピングフィルム１１であれば、オシレーション時に位置ズレを起こす可能性は少ないが、常に如何なる状態であっても完全に位置ズレが防止できるわけではない。
【００４９】
このため、本実施形態では、図５および図７〜図１０に示すように、ラッピングフィルム１１の幅方向の位置ズレを規制する位置ズレ防止手段ＦをガイドローラＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４あるいは供給ローラ１５や巻取りローラ１６のような送りローラＲ（Ｒ１〜Ｒ４あるいは１５，１６の総称）に設けている。
【００５０】
ワークＷを軸方向にオシレーションすると、ワークＷと砥粒との接する距離が長くなり、ワークＷに対する単位時間あたりの作用砥粒数は増大し、加工時間が短縮し、ワークの加工効率を高めることができる。しかし、ワーク加工面をワーク軸方向で中凸形状に成形する場合には、機械加工が完了したままの、カムロブ部６１の両側端部が略９０度のエッジ部を有するワークＷを加工することになり、このエッジ部がラッピングフィルム１１に当り、砥粒４の剥離や脱落が生じ、また軸方向に作用する大きな力によりラッピングフィルム１１が位置ズレを起こす虞がある。位置ズレを起こすと、前記作用砥粒数が減少し、加工量が低下し、不均一な加工となる。
【００５１】
したがって、本実施形態では、ラッピングフィルム１１を供給しガイドし巻取るために設けられたガイドローラＲ１，Ｒ４あるいは供給ローラ１５や巻取りローラ１６のような送りローラＲに位置ズレ防止手段Ｆを設けている。
【００５２】
位置ズレ防止手段Ｆは、送りローラＲとラッピングフィルム１１が接する状態によって異なる構成のものが使用される。
【００５３】
例えば、送りローラＲの内、ガイドローラＲ１，Ｒ４あるいは供給ローラ１５や巻取りローラ１６のように、ラッピングフィルム１１が９０度程度接する部分で使用されるものは、図７，図８に示すように、送りローラＲと接しないように小許の隙間をもって送りローラＲを９０度分程度覆う断面扁平なＵ字状のガイド部材７１が使用される。
【００５４】
また、ガイドローラＲ２のように、ラッピングフィルム１１が１８０度程度接する場合には、図９，図１０に示すように、送りローラＲを１８０度分程度覆う断面扁平なＵ字状のガイド部材７２が使用される。
【００５５】
なお、このようなガイド部材７１または７２は、供給ローラ１５から巻取りローラ１６までの全てのローラに設けることが好ましいが、ガイドローラＲ１，Ｒ２，Ｒ４のみに配置してもよく、場合によってはガイドローラＲ３にも設けてもよい。
【００５６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５７】
まず、各カムロブ部６１に対応する両押圧アーム２２，２３がそれぞれ開の状態で、巻取り用モータＭ３を作動すると、巻取りローラ１６が回転してラッピングフィルム１が送りローラＲに設けられたガイド部材７１または７２にガイドされ、位置ズレを起こすことなく所定量移動し、凹シュー３の部分には新規な砥粒面のラッピングフィルム１１セットされる。
【００５８】
供給ローラ１５近傍に設けられたロック装置をロックし、巻取り用モータＭ３を作動すると、ラッピングフィルム１には所定のテンションを付与され、ぴんと張った状態になるので、この状態で巻取りローラ１６近傍のロック装置をロックする。
【００５９】
ヘッドストック４２とテールストック４６との間にワークＷであるカムシャフト６０をセットし、流体圧シリンダ２５を作動すると、両押圧アーム２２，２３は閉じ、これに伴ってラッピングフィルム１１が、ワークＷの各カムロブ部６１上にセットされ、砥粒面が凹シュー３により所定の押付け力でワークＷの加工面である各カムロブ部６１に押付けられる。
【００６０】
モータＭ１を作動すると、ワークＷが回転し、各加工面は、ラッピングフィルム１１の砥粒面によりラッピング加工される。また、オシレーション用モータＭ２を作動すると、偏心回転体５１が弾性手段５２の弾発力に抗して回転し、テーブル４９をＸ方向に往復動させ、ワークＷをＸ方向にオシレーションする。
【００６１】
このようにワークＷを軸中心に回転すると、ワークＷに押し付けられている凹シュー３は、非真円の円弧状の周面を有するカムロブ部６１に倣って進退移動しながら揺動ピン２９を中心に揺動しつつ、ラッピングフィルム１１の砥粒面でラッピング加工を行なう。なお、カムシャフト６０は、多数のカムロブ部６１を有しているが、これらが一斉にラッピング加工される。
【００６２】
一方、ワークＷを軸方向にオシレーションすると、ワークＷと砥粒との接する距離が長くなり、ワークＷに対する単位時間あたりの作用砥粒数は増大し、加工時間が短縮し、ワークの加工効率を高めることができる。
【００６３】
本実施形態では、送りローラＲに位置ズレ防止手段Ｆを設けているので、オシレーションしてもラッピングフィルム１１が位置ズレを起こすことはない。したがって、作用砥粒数の減少、加工量の低下もなく、均一なラッピング加工が行なわれる。
【００６４】
このようにして所定のラッピング加工、例えば、ワークＷを正転して行う加工が完了すると、モータＭ１，Ｍ２が停止し、ワークＷの回転も停止する。この状態で、両押圧アーム２２，２３を一旦開状態とし、移動機構５５を作動すると、ワークＷは、軸方向に所定量ｘだけ移動し、各ワークのカムロブ部６１はラッピングフィルム１１の幅Ｌ内で別の位置に移動する。本実施形態のラッピングフィルム１１の幅Ｌは大きく、この別の位置は、ラッピング加工が行なわれていない新たな砥粒面である。
【００６５】
ワークＷの軸方向移動後、再度両押圧アーム２２，２３を閉状態にすると、当初使用した凹シュー３に対して隣位にある凹シュー３が、ラッピングフィルム１１をワークＷの加工面に押付ける。モータＭ１を逆回転し、オシレーション用モータＭ２を作動すると、ワークＷは逆転しつつオシレーションし、新たな砥粒面でラッピング加工する。
【００６６】
凹シュー３は、ワーク軸方向形状が円弧状をしているので、正転時あるいは逆転時のオシレーションにより往復動するワークのエッジ部が、凹シュー３の先端部３ｄやラッピングフィルム１１に大きな負荷を掛け、ラッピングフィルム１１では砥粒の摩耗や剥離、凹シュー３ではラッピングフィルム１１との間での摩耗や変形を生じさせることになる。
【００６７】
しかし、本実施形態では、正転時と逆転時でワークＷやラッピングフィルム１１の位置が異なり、凹シュー３も別ものであるので、ワークＷは、先の加工により摩耗および剥離した砥粒部分や凹シュー３を使用することなく加工が行なわれることになり、先の加工での砥粒の摩耗および剥離、凹シュー３の変形が、当該後の加工に悪影響を及ぼすことはない。
【００６８】
したがって、本実施形態のラッピング加工は、長期にわたり加工の均一性を保持しつつ、ラッピングフィルム１１の中凹形状に倣ってワークＷを中凸形状に成形できる。
＜第２の実施形態＞
上述した実施形態では、位置ズレ防止手段Ｆを送りローラＲに設けているが、図１３，図１４に示すように、これをシュー部分に設けることもできる。ここに、図１１は本発明の第２の実施形態のシュー部分を示す拡大正面図、図１２は図１１の１２−１２線に沿う概略断面図である。
【００６９】
本実施形態の位置ズレ防止手段Ｆは、凹シュー３の中央部分に深溝状に形成した凹状部分３ｂの底部に、ワークＷの軸と平行な軸を有するテンションローラＲｔを設置し、この凹シュー３に、テンションローラＲｔに巻回されたラッピングフィルム１１の位置ズレを防止するガイド部材７３を設けたものである。
【００７０】
ラッピングフィルム１１の位置ズレの発生原因は、オシレーション時にラッピングフィルム１１が受ける力であるため、位置ズレ防止手段Ｆは、ラッピングフィルム１１がオシレーションにより力を受ける部分、つまり加工位置に近い位置に設けることが好ましく、また、ラッピングフィルム１１も本来的には加工位置に近い部分でテンションが付与されることが好ましいことから、本実施形態では、凹シュー３にテンションローラＲｔを設け、ラッピングフィルム１１にテンションを付与しつつ、前記図９，図１０に示すようなガイド部材７３により位置ズレを規制している。
【００７１】
前述した第１実施形態の凹シュー３は、断面凸状の円弧面３ａを有しているが、本実施形態の円弧面３ａは略半円状に形成し、ラッピングフィルム１１が円滑にシューに沿って移動可能としている。
【００７２】
ガイド部材７３は、テンションローラＲｔを巻回したラッピングフィルム１１の位置ズレ防止するため、凹状部分３ｂの底部に設けられたテンションローラＲｔと接しないように小許の隙間をもって対向配置され、テンションローラＲｔを１８０度分程度覆うＵ字状溝を有するプレート状部材を凹シュー３の側面に設けている。
【００７３】
また、本実施形態では、テンションローラＲｔを利用してラッピングフィルム１１にテンションを付与するテンション付与手段Ｔも設けている。テンション付与手段Ｔは、テンションローラＲｔの回転軸７５に一端が係合され、他端が揺動ピン２９に係合されたばね部材７６により構成されている。
【００７４】
ばね部材７５の弾発力によりテンションローラＲｔを外方、つまり深溝状凹状部分３ｂの底部に向って付勢し、ラッピングフィルム１１を凹シュー３の円弧面３ａに密着させつつ牽引し、所定のテンションを付与している。
【００７５】
このようにワークＷを加工する部位に直近した位置である凹シュー３に、位置ズレ防止手段Ｆとテンション付与手段Ｔとを設けると、幅広のラッピングフィルム１１であっても、ぴんと張られた状態で、確実に位置ズレを防止できるので、ラッピングフィルム１１には弛みや剥離などが生じることはなく、凹シュー３およびラッピングフィルム１１が円滑に機能し、長寿命となる。また、ラッピング加工も均一性を長期にわたって維持することができることになる。
【００７６】
上述したように本発明の各実施形態によれば、ラッピングフィルム１１の幅を、ワークＷの加工面をラッピング加工した後、当該ワークＷを軸方向に所定量移動し新たなラッピングフィルム１１の砥粒面でラッピング加工し得るほどの幅Ｌとしたので、ワークＷをオシレーションしたときに最も荷重の掛かる部分の砥粒が摩耗および剥離しても、当該ワークを軸方向に移動すれば、新たなラッピングフィルム１１の砥粒面でラッピング加工でき、砥粒の摩耗量や剥離量の低減、凹シューおよびラッピングフィルムの長寿命化、長期にわたる加工の均一性が達成でき、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
【００７７】
ラッピングフィルム１１の幅を、ワークＷの加工面の幅ｗ１と、オシレーションの幅ｗ０と、ワークＷの軸方向移動量ｘとに基づいて決定すれば、不必要に幅広のラッピングフィルム１１を使用しなくても、中凸状をしたワークの加工面を安定的に形成することができる。
【００７８】
凹シュー３を、最初にワークＷをラッピング加工する位置と、当該ワークＷを軸方向に移動してラッピング加工する位置にそれぞれ設けると、ワークＷをオシレーションしたときの荷重が作用しても、極端な悪影響は回避でき、凹シュー３の寿命も長くなり、長期にわたる加工の均一性が達成でき、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
【００７９】
ラッピングフィルム１１を、オシレーション時の幅方向の位置ズレを防止する位置ズレ防止手段Ｆにより両側端を規制すれば、オシレーション時であってもラッピングフィルム１１が位置ズレを起こすことはなく、作用砥粒数の減少、加工量の低下を生じることなく、均一な加工ができ、中凸状をしたワークの加工面を安定的に形成することができる。
【００８０】
位置ズレ防止手段Ｆを、ラッピングフィルム１１を供給しガイドし巻取るための送りローラＲに設ければ、ラッピングフィルム１１に送りを掛けても捩れることがなく、また、加工時の位置ズレも防止できる。
【００８１】
ラッピングフィルム１１を、ワークの加工位置付近に設けたテンション付与手段により軸方向にテンションを付与すれば、ラッピングフィルム１１の位置ズレをより確実に防止でき、ラッピングフィルム自体も破断しにくく、また、ラッピングフィルム１１の形状に倣ってワークの加工面の成形が容易にでき、良好な中凸形状を仕上げることができる。しかも、幅広のラッピングフィルム１１であっても、ぴんと張られた状態のものを、位置ズレを防止しつつ保持でき、凹シュー３およびラッピングフィルム１１を長寿命とし、コスト的に有利となり、加工の均一性を長期にわたって維持することができることになる。
【００８２】
テンション付与手段Ｔを、凹シュー３の凹部３ｂに、ワークＷの軸と平行な軸７５を有するテンションローラＲｔを設け、テンションローラＲｔをラッピングフィルム１１の面に直交する方向に弾性手段７６により付勢すれば、幅広のラッピングフィルム１１であっても、加工位置でぴんと張ることができ、加工の均一性を長期にわたって維持でき、しかも、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
【００８３】
テンション付与手段Ｔが位置ズレ防止手段Ｆを有すると、幅広のラッピングフィルム１１であっても、ぴんと張られた状態のものを、位置ズレを防止しつつ保持でき、凹シュー３およびラッピングフィルム１１を長寿命とし、加工の均一性を長期にわたって維持できる。しかも、ワーク加工面を良好な中凸形状に成形できる。
【００８４】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態では、ワークＷがカムシャフトのカムロブ部であることからの加工面を中凸形状に成形するため、凹シュー３の先端部をワークの軸方向に円弧状凹形状としているが、本発明は、これのみでなく、ワークＷによっては、凹シュー３の先端部を軸方向に平坦な形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、自動車用エンジンに使用されるカムシャフトのカムロブ部を中凸形状に形成するラッピング加工に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】ラッピング加工装置の概略図である。
【図２】図１の２−２線に沿う概略断面図で、同ラッピング加工装置の上下アーム閉状態を示す概略断面図である。
【図３】同上下アームの開状態を示す概略断面図である。
【図４】本実施形態のワークを示し、（Ａ）は同ワークの斜視図、（Ｂ）は同ワークの要部説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態のシュー部分の概略図である。
【図６】図５の６−６線に沿う概略断面相当図である。
【図７】図５のローラ部分の拡大図である。
【図８】図７の８−８線に沿う概略断面図である。
【図９】図５のガイドローラ部分を示す側面図である。
【図１０】図９の１０−１０線に沿う概略断面図である。
【図１１】第２の実施形態のシュー部分の拡大正面図である。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿う概略断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
３…凹シュー、
３ｂ…凹シューの凹部、
１１…ラッピングフィルム、
１１ａ…薄肉基材、
４０…回転駆動手段、
５０…オシレーション手段、
７６…弾性手段、
Ｆ…位置ズレ防止手段、
Ｌ…ラッピングフィルムの幅、
Ｒ…送りローラ、
Ｒｔ…テンションローラ、
Ｔ…テンション付与手段、
Ｗ…ワーク
ｗ０…オシレーションの幅、
ｗ１…ワークの加工面の幅、
ｘ…ワークの軸方向移動量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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